MAC 337/5900 - Computação Musical

Aula 15 - 2/10/7

tempo real é o tempo no qual o som é tocado
tempo lógico é o tempo no qual o som é calculado
o computador calcula o som em blocos de tamanho variável (normalmente 256 a 1024 amostras)
e joga para a placa de som 1 ou mais blocos de uma vez.

A Fig. 3.2 mostra a relação entre tempo lógico e tempo real e os instantes nos quais controle é computado e áudio é computado.

O custo de chamar um objeto em Pd é aprox. 20 vezes maior do que o custo de gerar uma amostra.

Se o Pd chamasse o objeto a cada amostra, a sobrecarga das chamadas seria 2.000%.
O Pd usa então blocos de 64 amostras, o que leva a sobrecarga a 30% aproximadamente apenas.

internas: por exemplo, seqüenciamento de comandos ou detecções de características do áudio (por exemplo, acompanhando os cruzamentos do 0 num sinal de áudio).
externas: controladores MIDI, mouse, teclado, sensores, conexão de rede, etc.

Em ambos os casos, as mensagens de controle em geral vem em intervalos irregulares, ao contrário do áudio que vem a taxas e períodos constantes.
Fluxos de controle podem ser representados por uma seqüência de pares <t, v> onde t é o instante onde a mensagem de controle ocorre e v o valor da mensagem.

Por exemplo, considere a seguinte onda quadrada de controle: (2, 1), (4.75, 0), (7.5, 1), (10.25, 0), (13, 1),...
A Fig 3.4 mostra 3 formas de implementar este fluxo de controle:

Muitas vezes, informação de controle são convertidas para sua aplicação no áudio através de funções rampa para eliminar discontinuidades. Como foi usado nos exemplos de controle de amplitude que vimos na aula retrasada (para eliminar cliques).
C03.zipper.noise mostra como rampas podem ser criadas com line e line~.

com line, ele gera uma escada com salto a cada 20ms, o que gera um ruído de ziper. A conversão de controle para sinal é feita de forma implícita e o Pd neste caso usa o algoritmo mais simples da Fig. 3.4.
com line~, a escalada é feita na taxa do áudio e o ruído de zíper desaparece.

Em alguns casos mais raros, o line~ também pode gerar problemas como no C04.control.to.signal onde o line~ é usado como gerador de onda triangular. Vai para 1 em 2 ms e vai para 0 em 2 ms.
Neste caso o line~ não dá conta do recado (pois ele alinha as linhas aos limites dos blocos de 64 amostras do Pd).
O vline~, no entanto, que possui uma precisão maior (no nível da amostra) dá conta do recado.
O problema é que vline~ é muito pesado computacionalmente e só deve ser usado caso haja realmente necessidade.

O C05.sampler.oneshot mostra como construir um non-looping sampler usando o vline~ ao invés do phasor que usávamos no looping sampler.
Este tipo de sampler é bem usado para inserir/disparar amostras de áudio pré-gravadas dentro de nossas peças eletroacústicas.
Note as rampas no início e no fim.

Em alguns casos, precisamos extrair informações do sinal de áudio e convertê-las em comandos de controle.
Por exemplo, suponha que queremos cortar um som o mais rápido possível mas prevenindo contra cliques.
Precisamos usar uma função rampa para diminuir a amplitude. Mas quanto menor a amplitude inicial, mais rápida pode ser a rampa de descida.
A Fig. 3.6 mostra diagramas da conversão de áudio para controle e vice-versa.
C06.signal.to.control mostra como snapshot~ pode ser usado para converter dados de áudio para controle.

É comum precisarmos detectar que certas coisas aconteceram no sinal de áudio e gerar mensagens de controle dependendo desta detecção.
Por exemplo, poderíamos querer detectar o início e o fim de atividades no sinal de áudio. Isso poderia ser usado para identificar as frases melódicas tocadas por um instrumento ou identificar quando a voz está sendo captada em uma aplicação VoIP.
Fig. 3.7

a) ilustra o algoritmo mais simples possível com 1 limite (ele gera muitos erros quando há variações próximas do limite).
b) ilustra um algoritmo melhor com dois limites.
c) mostra outro algoritmo que considera um período morto depois de cada detecção e só volta a detectar após o término do período morto.
Os algoritmos b) e c) podem ainda ser utilizados em conjunto, em um algoritmo híbrido.

C07.envelope.follower mostra como o env~ mostra como obter o RMS de um sinal de áudio em tempo real.

A tradição de síntese analógica dos anos 1950 a 1980 nos dá uma alternativa elegante para gerar fluxos de controle:

pode ser simulado com uma tabela contendo valores pré-determinados e o uso de uma onda dente de serra com a freqüência e amplitude corretas para percorrer os elementos da tabela.
os elementos da tabela podem conter as alturas das notas de uma melodia, uma seqüência de dados de controle quaisquer, etc.
A Fig. 2.8 mostra como ondas dente de serra podem ser manipuladas para gerar freqüências e amplitudes diversas.
C08.analog.sequencer

Consiste em extrair amostras do sinal de áudio e segurar o valor daquela amostra ao longo de um certo tempo.
A Fig. 2.9 mostra um exemplo que segura o valor do cosseno por um período fixo.
Isso é similar ao uso que fizemos do trigger no B08.sampler.nodoppler
C09.sample.hold

Miller S. Puckette. The Theory and Technique of Electronic Music. Capítulo 3. 30/12/2006.